Исследователи представят свою модель на 171-м заседании Американского акустического общества, которое состоится 23-27 мая в Солт-Лейк-Сити.«Сложнее, чем вы думаете, издавать громкие высокочастотные звуки», — сказал Аарон Тоде, научный сотрудник Океанографического института Скриппса в Сан-Диего. «Влажные, липкие поверхности могут сыграть в этом свою роль».
Большинство ученых считают, что дельфины создают звук, прогоняя воздух через носовые проходы, расположенные прямо под их дыхательными отверстиями. Внутри носового прохода находятся комки ткани, называемые спинной сумкой, которые сталкиваются и вибрируют, создавая репертуар дельфинов, состоящий из щелчков, чириканья и свистков. Однако более тонкие детали того, что происходит в носовых проходах, остаются неясными.По словам Тоде, сложно снимать рабочие носовые ходы дельфинов, и многие из движений происходят со скоростью до тысячи раз в секунду, что затрудняет их измерение.
Вместо прямого наблюдения Тоде обратился к модели с сосредоточенными элементами, которая обычно используется инженерами и учеными для упрощения сложных систем.Просматривая научную литературу по человеческому голосу, Тоде нашел модель с сосредоточенными элементами для голосовых связок.
В модели голосовые связки представлены в виде дискретных масс, связанных пружинами, которые накапливают и выделяют энергию, и амортизаторами, рассеивающими энергию. Модель отражает основные характеристики системы, такие как частота, с которой она вибрирует, при этом оставаясь достаточно простой, чтобы ее можно было легко решить.Тод работал со своим отцом, Лестером Тоде, физиком на пенсии из Лос-Аламосской национальной лаборатории, над адаптацией модели голосовых связок к носовым ходам дельфинов.
Исследователи сравнили смоделированные щелчки их модели с записями щелчков реальных дельфинов, которые были собраны их коллегами из Гавайского института морской биологии и Программы по изучению морских млекопитающих ВМС США.Модель точно воспроизвела две отдельные части щелчка дельфина: первоначальный громкий удар, за которым следует расширенное кольцо. Это предполагает, что удар возникает, когда дорсальная сумка сталкивается, а затем разрывается, а кольцо возникает из-за длительных колебаний ткани.
Более того, бурсы должны слегка прилегать друг к другу перед разделением, чтобы воспроизводить самые громкие и высокочастотные части звонка.Тод описывает необходимое движение как «что-то вроде разрыва глупой замазки — если вы потянете ее сильно, она будет сопротивляться, но затем сломается».
Исследователи полагают, что слизистая оболочка носового прохода может обеспечивать это резкое движение.Модель может издавать свистки, шлейфы щелчков и отдельные щелчки.
Он также может воспроизводить "странные" щелчки, когда кажется, что удар и звонок происходят одновременно, и показывает аналогичную статистическую корреляцию между пиковой частотой и мощностью, как это наблюдается в реальных данных о щелчках.Согласие между реальными и смоделированными кликами обнадеживает, но исследователи предупреждают, что модель все еще находится в стадии разработки.«Другие могут создать другую модель, которая также соответствует данным», — сказал Лестер Тод.В дальнейшем команда отца и сына надеется получить больше записей дельфинов, чтобы они могли увидеть, отображаются ли в реальной жизни дополнительные прогнозы, сделанные моделью, такие как временные рамки всплесков щелчков.
Модель потенциально может вдохновить инженеров-людей на поиск новых умных способов создания высокочастотных звуков. По словам Аарона Тоде, это также может дать представление о том, как другие животные, например, киты, поют.